[實(shí)用新型]一種適用于褶皺地質(zhì)構(gòu)造下開采的模擬實(shí)驗(yàn)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201720728517.1
• 申請(qǐng)日: 2017-06-21
• 公開（公告）號(hào): CN206960467U
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張杰;周府偉;楊濤;劉效賢;龍晶晶;劉東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N33/24
• 分類號(hào): G01N33/24
• 代理公司: 北京中濟(jì)緯天專利代理有限公司11429
• 代理人: 楊樂(lè)

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種實(shí)驗(yàn)裝置，尤其是涉及一種適用于褶皺地質(zhì)構(gòu)造下開采的模擬實(shí)驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)

煤炭資源深埋于地下，在其采動(dòng)過(guò)程中，煤層上覆巖層的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)對(duì)礦井開采影響巨大。目前對(duì)煤層開采的研究主要采取理論分析加現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的方式。

現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)周期長(zhǎng)、成本高、難度大。而相似材料模擬實(shí)驗(yàn)恰恰能彌補(bǔ)這一缺陷，在開采前，用相似材料進(jìn)行模擬開采，通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察能事先掌握受采動(dòng)影響下的上覆巖層的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，為安全開采提供理論基礎(chǔ)。且相似材料模擬實(shí)驗(yàn)具有成本低、周期短、操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。

實(shí)驗(yàn)材料及試驗(yàn)?zāi)Ｐ蛻?yīng)滿足幾何相似、物理相似、運(yùn)動(dòng)相似、邊界相似的條件，現(xiàn)階段用于煤層開采的相似材料模擬實(shí)驗(yàn)裝置主要模擬兩類賦存情況的煤層，即近水平煤層和非近水平煤層。模型鋪裝過(guò)程中，由于模擬材料的重力作用和鋪裝技術(shù)的限制，無(wú)論是近水平煤層或是非近水平煤層，模型架內(nèi)的上覆巖層的鋪裝均與底部的煤層相平行，上覆巖層呈直線狀態(tài)賦存。

現(xiàn)行的相似材料模擬實(shí)驗(yàn)裝置只能模擬賦存條件簡(jiǎn)單的煤層。然而，我國(guó)的很多煤田均賦存于地質(zhì)構(gòu)造極其復(fù)雜的地層以下，上覆巖層受地質(zhì)構(gòu)造影響，呈現(xiàn)出各式各樣的形態(tài)，如背斜、向斜等。故平行于煤層鋪裝的巖層已無(wú)法滿足實(shí)際要求，為此，亟需設(shè)計(jì)一種適用于褶皺地質(zhì)構(gòu)造下開采的模擬實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)彌補(bǔ)目前的技術(shù)空白。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種適用于褶皺地質(zhì)構(gòu)造下開采的模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其可滿足現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)所要求的幾何相似、物理相似、運(yùn)動(dòng)相似、邊界相似的條件，并有效解決了現(xiàn)有相似模擬實(shí)驗(yàn)裝置無(wú)法模擬褶皺下開采的問(wèn)題，開拓了一種新的實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：一種適用于褶皺地質(zhì)構(gòu)造下開采的模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：包括可旋轉(zhuǎn)模型底座、安裝板、模型架、支撐板和滑輪牽引機(jī)構(gòu)，所述模型架水平設(shè)置在支撐板的上方，所述安裝板固定在模型架的右側(cè)，所述可旋轉(zhuǎn)模型底座轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在安裝板上，所述模型架內(nèi)底部和頂部均設(shè)置有鋼化玻璃板，所述模型架內(nèi)從右至左依次設(shè)置有煤層底板、煤層、第一褶皺層、第二褶皺層、第三褶皺層、第四褶皺層、第五褶皺層、第六褶皺層和第七褶皺層，所述模型架的左側(cè)中部設(shè)置有吊環(huán)，所述滑輪牽引機(jī)構(gòu)包括滑輪組和牽引鏈，所述滑輪組安裝在位于其上方的固定基座上，所述滑輪組位于模型架的上方，所述滑輪組通過(guò)連接繩與吊環(huán)連接，所述牽引鏈的一端與所述滑輪組連接，所述牽引鏈的另一端繞過(guò)滑輪組且能夠?qū)⒛Ｐ图芾鹬霖Q直狀態(tài)。

上述的一種適用于褶皺地質(zhì)構(gòu)造下開采的模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：所述滑輪組包括由上至下依次設(shè)置的第一定滑輪、第二定滑輪、第一動(dòng)滑輪和第二動(dòng)滑輪，所述第一定滑輪與第二定滑輪通過(guò)第一連接銷、第二連接軸和兩個(gè)第一連接板相連接，所述第一定滑輪和第二定滑輪均位于兩個(gè)第一連接板之間，所述第一連接銷穿過(guò)第一連接板和第一定滑輪，所述第二連接軸穿過(guò)第一連接板和第二定滑輪；所述第一動(dòng)滑輪和第二動(dòng)滑輪通過(guò)第三連接銷、第四連接軸和兩個(gè)第二連接板相連接，所述第一動(dòng)滑輪和第二動(dòng)滑輪均位于兩個(gè)第二連接板之間，所述第三連接銷穿過(guò)第二連接板和第一動(dòng)滑輪，所述第四連接軸穿過(guò)第二連接板和第二動(dòng)滑輪；所述牽引鏈的一端與第一連接板的下端連接，所述牽引鏈的另一端依次繞過(guò)第一動(dòng)滑輪、第二定滑輪、第二動(dòng)滑輪和第一定滑輪后端頭向下設(shè)置，所述第一連接板的上端與固定基座連接，所述第二連接板的下端與連接繩的一端連接，所述連接繩的另一端與吊環(huán)連接。

上述的一種適用于褶皺地質(zhì)構(gòu)造下開采的模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：所述第一褶皺層、第二褶皺層、第三褶皺層、第四褶皺層、第五褶皺層、第六褶皺層和第七褶皺層的褶皺部位相同且均通過(guò)可彎曲膠板制作而成。

上述的一種適用于褶皺地質(zhì)構(gòu)造下開采的模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：所述模型架和安裝板的形狀為長(zhǎng)方體，所述模型架和安裝板連接處的截面大小相同。

上述的一種適用于褶皺地質(zhì)構(gòu)造下開采的模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：所述模型架為鋼體模型架。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)合理且使用操作方便。

2、本實(shí)用新型建立于相似材料模擬實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)之上，通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)模型架的改裝，使其能夠模擬褶皺地質(zhì)構(gòu)造下的煤層開采，進(jìn)一步擴(kuò)充了相似模擬實(shí)驗(yàn)的模擬范圍。

3、本實(shí)用新型與現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)裝置相比，可滿足現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)所要求的幾何相似、物理相似、運(yùn)動(dòng)相似、邊界相似的條件，并有效解決了現(xiàn)有相似模擬實(shí)驗(yàn)裝置無(wú)法模擬褶皺下開采的問(wèn)題，開拓了一種新的實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置。